Koko genomin kattava assosiaatioanalyysi kuivuuden sietokyvyn ja siihen liittyvien ominaisuuksien osalta härkäpavussa (Vicia faba L.)

Härkäpapu (Vicia faba L.) on tärkeä, runsaasti proteiinia sisältävä palkokasvi, joka sopeutuu monenlaisiin ilmasto-olosuhteisiin ja tarjoaa lukuisia etuja viljelyjärjestelmien yleiselle kestävyydelle. Kasvipohjaisen proteiinin kysyntä on kasvussa, ja härkäpapu on hyvä vaihtoehto tämän tarpeen tyydyttämiseksi. Kasvi on kuitenkin erittäin herkkä abioottisille stressitekijöille, erityisesti kuivuudelle, joka vaikuttaa vakavasti härkäpapun satoon ja kehitykseen maailmanlaajuisesti. Siksi kuivuusstressinsietokykyyn liittyvien geenien tunnistaminen on merkittävä haaste härkäpapun jalostuksessa. Vaikka härkäpapun reaktiota kuivuusstressiin on tutkittu laajasti, molekyylitason lähestymistavat tämän kasvin kuivuussietokyvyn parantamiseksi ovat edelleen rajallisia. Tässä tutkimuksessa hyödynsimme viimeaikaisia genomiikan edistysaskeleita, kuten ensimmäisen tiheän SNP-genotyyppausmatriisin kehittämistä, suorittaaksemme genominlaajuisen assosiaatiotutkimuksen (GWAS) käyttäen tuhansia geneettisiä polymorfismeja koko härkäpapugenomin alueella. Maailmanlaajuinen kokoelma, joka koostui 100 faba-papun yksilöstä, kasvatettiin kontrolli- ja kuivuusolosuhteissa, ja 10 morfologista, fenologista ja fysiologista ominaisuutta arvioitiin kuivuussietokykyyn liittyvien yksittäisten nukleotidipolymorfismien (SNP) merkkien tunnistamiseksi. Tunnistimme 29 SNP-merkkiä, jotka korreloivat merkitsevästi näiden ominaisuuksien kanssa kuivuusstressiolosuhteissa. Markkerien reunussekvenssit vertailtiin Medicago truncatula -viitegenomeihin, jotta voitiin tunnistaa mahdolliset ehdokasgeenit, jotka ovat syy-seuraus-varianttien taustalla. Kolme stressin jälkeistä klorofyllipitoisuutta mittaavista SNP:istä vastaa luonnehdittamattomia proteiineja, mikä viittaa uusien, faba-papun kuivuuskestävyyteen liittyvien geenien olemassaoloon. Stressin indusoimien signaalinvälittäjien merkitys tarjoaa arvokasta tietoa mahdollisista mekanismeista, jotka ovat faba-papun kuivuusstressireaktion taustalla, ja luo siten perustan tulevaisuuden markkeriavusteiselle jalostukselle tässä viljelykasvissa.